La enseñanza de las ciencias y la educación ambiental

construcción más que en los métodos de transmisión de resultados y debe explicitar las relaciones y los impactos de la ciencia y la tecnología en la vida del hombre, la naturaleza y la sociedad.

Como regla general el profesor de ciencias hace una equivalencia entre enseñar una determinada área de conocimiento científico con la exposición clara, ordenada y lógica de los resultados teóricos y experimentales del área de conocimiento en cuestión. Vale la pena anotar que la claridad, el orden y la lógica se entienden desde la perspectiva del profesor sin tener en cuenta la del alumno y generalmente los resultados expuestos no son actualizados. Este estado de cosas, a nuestra manera de ver, dirige al estudiante más hacia la memorización que hacia la creatividad: a él le queda imposible comprender la exposición con la “lógica del profesor” y tiene que recurrir a cualquier tipo de estrategia que le permita aprobar la materia o asignatura.

El estudiante no entiende esta lógica, entre otras razones, porque ella supone la comprensión de los problemas que la teoría expuesta resuelve y no se asigna un tiempo adecuado para un buen planteamiento de ellos. En este momento nos parece oportuna la siguiente pregunta en términos generales y no sólo referida a los estudiantes de secundaria: ¿Es posible entender los resultados de una ciencia sin entender los problemas que los originaron ni el proceso por el cual se llegó a ellos?

No sólo es necesario construir conocimientos acerca de los objetos, eventos y procesos del mundo natural, sino que el alumno debe pensar y repensar acerca de la calidad de sus relaciones con el medio. Igualmente, las relaciones entre las ciencias naturales, la tecnología y la sociedad deben ser tenidas en cuenta. Ello implica un enfoque interdisci-plinario durante la formulación y desarrollo de los Proyectos Pedagógicos, ya que a través de ellos se tratará de resolver exitosamente un problema, satisfacer una necesidad, obtener un beneficio, etc. Puesto que no disponemos de fórmulas globales que den respuestas globales a todos los problemas, se hace necesario recu-rrir a los aportes de las distintas áreas y asigna-turas, ya que ellas ofrecen modelos, métodos, técnicas e instrumentos rigurosos y propios que nos ayudan a conocer. Es a través de las aportaciones metodológicas y conceptuales de las disciplinas que se llega a una mejor comprensión del mundo y de lo que sucede en él. Giordan afirma que la enseñanza de las áreas y sus disciplinas no se justifican por sí mismas o por sus objetivos propios, sino por su participación en la construcción de sentido (significado) en un proyecto vital dentro de un contexto cultural.

Además, los materiales que se diseñen para los alumnos deben estimular a los estudiantes a aventurarse más allá de los límites de cada disciplina (biología, física, química, etc.), hacia consideraciones más amplias acerca de la ciencia, la tecnología y la sociedad, que incluyan el tratamiento de cuestiones éticas o de valores personales y sociales y se analicen las influencias que los antecedentes y las aplicaciones de la ciencia y la tecnología tienen en el medio ambiente y, por tanto, cómo inciden en el desarrollo sustentable del país y en la calidad de vida de las personas y de los grupos sociales.

En resumen, se trata de propiciar la construcción de una conciencia ética, para lo cual se debe suscitar en el alumno una reflexión intencionada sobre cómo su aprendizaje se está llevando a cabo, los caminos y procedimientos que ha recorrido, sus aciertos y desa-ciertos, como también sobre la calidad y validez de los conceptos elaborados, las normas, valores, métodos, técnicas y actuaciones, sus consecuencias y los impactos generales por las relaciones hombre- sociedad-naturaleza- ciencia-tecnolog ía.

A propósito de la conciencia ética y del enfoque interdisciplinar de las ciencias naturales y la educación ambiental, hay que tener en cuenta que los problemas ambientales, cientí-ficos y tecnológicos hacen que por su natura-leza, concurran aportes desde diferentes perspectivas: la física, la química, la biología, deben entrar en diálogo franco entre sí y con la ecología, las ciencias sociales, la tecnolog ía, las matemáticas, la estadística... y susciten reflexiones sobre cómo desarrollar una ética de fraternidad entre todos los seres de la naturaleza. Es necesario cuidar de los ecosis -temas, lo que significa a la larga, cuidarnos a nosotros mismos. Esta fraternidad entre hombre y naturaleza, es la forma moderna de entender la justicia. Es la manera de convivir sin agredirnos; sin hacer violencia, sin destruirnos (Cely, 1994).

Al identificar y analizar las distintas relaciones interdisciplinares es necesario resaltar la dimensión social (y práctica) de la ciencia y la tecnología en sus dos vertientes más sobresalientes: la dimensión social, entendida como los condicionantes sociales, o en la forma en que factores sociales contribuyen a la génesis y consolidación de procesos y productos científico tecnológicos; y la dimensión social, entendida como las consecuencias sociales, o la forma en que los procesos y productos de la ciencia-tecnología inciden en nuestras formas de vida, nuestros valores y formas de organización social (Gonz ález, 1996).

*El proceso educativo en las ciencias naturales y la educación ambiental debe ser un acto comunicativo en el que las teorías defectuosas del alumno se reestructuran en otras menos defectuosas bajo la orientación del profesor.

El supuesto anterior señala que el estudiante, lejos de tener un papel pasivo en el proceso educativo, tiene una gran cantidad de convicciones acerca de un determinado tema que generalmente son contrarias a las enseñanzas de los

profesores. El estudiante, como ser racional, espera buenas razones para abandonar sus convicciones. Pero, por lo general, lo que recibe es una imposición violenta de teorías que no entiende o que no comparte, por verlas alejadas de su intuición; la imposición se hace con la violencia de la nota: o bien el estudiante adopta los modelos explicativos del profesor, o bien no aprueba el área o la asignatura.

Se han realizado investigaciones educativas sobre preconcepciones o ideas previas, (llamadas también esquemas conceptuales, errores conceptuales, ideas intuitivas, ideas alternativas, ciencia del alumno...) cuyos resultados sirven como puntos fundamentales de apoyo para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias naturales y la educación ambiental, y para el manejo conceptual en el área.

Dichas investigaciones han arrojado resultados sorprendentes sobre las estructuras cognitivas y las concepciones equivocadas que persisten en los estudiantes después de haber terminado la secundaria y a ún en la universidad. Las preconcepciones del alumno (o de cualquier individuo) son el fruto de la percepción y estructuración cognitiva basadas en experiencias cotidianas tanto físicas como sociales que dan como resultado un conocimiento empírico de la ciencia. Estas preconcepciones se construyen a partir de observaciones cualitativas no controladas, aceptando las evidencias acríticamente. Vale la pena precisar que el conocimiento del niño sobre lo que lo rodea se está construyendo desde su infancia mediante su acción sobre el mundo y la representación simbólica de él, influida por el medio socio- cultural en donde crece.

Por ejemplo, es muy común decir, “el sol sale por el Oriente y se oculta por el Occidente”. La estructura cognitiva es coherente y parte de una observación aparentemente evidente. Pero sabemos que no corresponde a la explicación científica. Este puede ser un ejemplo de una preconcepción equivocada que es mantenida por el lenguaje cotidiano. Howard Gardner (1991) denomina “pre-con-cepciones equivocadas”12 a las ideas erróneas en las ciencias naturales. Muchos son los ejemplos reseñados que sobre preconcep-ciones equivocadas se dan desde diferentes disciplinas. Aquí transcribiremos algunas:

Muchos estudiantes aseguran que la fuerza de gravedad ejercida en un objeto es mayor en la medida que el objeto se encuentre más alto. Un niño de 11 años explica “cuánto más alto llegue mayor será el efecto de la gravedad sobre la misma porque si usted se queda ahí y alguien deja caer un guijarro sobre él (sic) sólo le dará una punzada. Pero si yo lo dejo caer desde un aeroplano, se aceleraría más y más rápido y cuando golpeara a alguien le mataría” (Driver, 1986). En relación con las nociones de fuerza y movimiento, la idea de que “los cuerpos más pesados caen más aprisa que los ligeros”, persiste incluso en estudiantes universitarios y esto sucede después de haber realizado numerosos ejercicios numéricos sobre la caída de cuerpos.

Analicemos otro ejemplo citado por Gardner sobre la joven Jane, quien conocía todos los formalismos que se le enseñan a los estudiantes de primer año de universidad. A pesar de que Jane era capaz de recitar sin errores las leyes de Newton sobre el movimiento, de resolver ecuaciones y de emplear los principios de suma de vectores, cuando se le pedía que los aplicara a la solución de problemas en un juego de computador, donde era pertinente utilizar las leyes de Newton, fracasó rotun-damente al igual que muchos estudiantes de primaria y secundaria. Lo que es sorprendente es que durante un tiempo ella fue incapaz de relacionar la tarea con la física que había aprendido en el salón de clase. Una posible explicación es que su física espontánea y la física del salón de clase no tienen relación alguna. Dice Gardner “El comportamiento de Jane es típico de lo que sucede cuando los estudiantes que han tenido entrenamiento formal en física o ingeniería se enfrentan a problemas por fuera del aula”.

Aparentemente las preconcepciones equivocadas en física son más frecuentes que en otras disciplinas como la biología o por lo menos algunas preconcepciones equivocadas de la biología en el período de la niñez, se resuelven prontamente. Por ejemplo, los niños a los diez años han superado ya el concepto de que sólo los seres que se mueven son seres vivos, o que todas las funciones biológicas del ser humano están bajo control de su voluntad. Sin embargo, cuando se profundiza en la biología, aparecen preconcepciones equivocadas semejantes a las de la física. “La comprensión de la teoría de la evolución, parece tener tantos obstáculos como la comprensión de las leyes del movimiento de Newton” (Driver, 1986).

Si pidiésemos explicaciones a los estudiantes sobre el proceso por medio del cual las plantas elaboran alimentos, nos sorprende-ríamos sobre la gran variedad de preconcep-ciones equivocadas en torno al tema.

La caracterización de estos conocimientos previos (preconcepciones) coinciden b ásicamente en que:

l _{Son comunes a estudiantes de diferentes medios y edades.}

l Presentan cierta semejanza con concepciones que estuvieron vigentes a lo largo de la historia del pensamiento.

l _{Son persistentes, es decir, no se modifican fácilmente mediante la enseñanza habitual, incluso reiterada.}

Estas preconcepciones señaladas como persistentes después de la secundaria y aún de la universidad, dejan en cuestión las inadecuadas estrategias utilizadas en el proceso de enseñanza de las ciencias naturales (y de otras áreas) y el desconocimiento y poco inter és por los conocimientos previos del alumno y cómo son manejados en el entorno social donde vive (creencias, hábitos, costumbres).

A menudo las estrategias utilizadas en la escuela no hacen posible la confrontación de teorías, principios y generalizaciones con la realidad cotidiana del alumno.

Tal como se propone aquí, la misión del profesor de ciencias es la de entablar un diálogo (podríamos decir socrático) por medio del cual el estudiante tiene la oportunidad de llegar a la conclusión de que la teoría del profesor es menos defectuosa que la suya propia. Decimos “menos defectuosa” porque es muy importante resaltar el hecho de que ni el profesor ni nadie tiene la verdad absoluta; su misión es la de permitirle al estudiante apropiarse de un legado cultural en permanente evolución como son las teorías científicas. El estudiante que se apropia de este legado podr á ser uno de los que lo modificarán en busca de mejores explicaciones del mundo conocido y de preguntas que nos lleven a la ampliación de su extensión.

*En la enseñanza y en el aprendizaje de las ciencias naturales y la educación ambiental, al igual que en la ciencia, muchas veces las preguntas son más importantes que las respuestas.

El proceso constructivo de la ciencia se dirige fundamentalmente por la forma como se plantean las preguntas. Ellas son las que demarcan el terreno de aquello hasta ahora desconocido; es decir, las preguntas señalan ah í por donde hay que explorar. Ahora bien, lo desconocido no puede señalarse sino desde lo conocido. Para poder preguntar es necesario entonces conocer previamente; y cuanto mejor se conoce, mejor se pregunta. Las preguntas más importantes en la ciencia provienen de quienes conocen singularmente bien un determinado campo, de ahí la importancia de que el docente domine la materia a en-señar.

La pregunta es una excelente medida de la comprensión de un sistema de conocimiento. Quien queda sin preguntas ante la exposición de una teoría, es alguien que, con una probabilidad muy alta, no ha entendido en su totalidad la teoría ni las implicaciones de ella. Todos nosotros hemos vivido en carne propia el demorado proceso de entender las preguntas funda-mentales de una teor ía el de poder iden-tificar una pregunta de investigación impor-tante.

Las preguntas tienen además otra función: ellas son las que señalan las discrepancias dentro de una misma teoría. Quien ha entendido bien una teoría y sus implicaciones puede detectar cuándo dos de ellas son incompatibles y, por tanto, cuándo la teor ía es contradictoria.

Pero son también ellas las que pueden distraer la atención de los científicos en pseudo-problemas. Toda una comunidad científica puede invertir una buena cantidad de años de trabajo tratando de responder preguntas que era mejor no plantearse porque la respuesta era imposible. Pero tal vez la única forma de saber que se trata de un pseudo-problema sea precisamente plantearse la pregunta.

Desde la perspectiva constructivista la pregunta es un momento de desequilibrio: las representaciones sobre un sector del mundo no encajan, no concuerdan con él. Es necesario modificar las representaciones. Cuando se logra una representación concordante, tenemos un nuevo equilibrio hasta el momento en que nuevos conocimientos pongan en conflicto las representaciones hasta el momento en equilibrio.

Uno de los factores inmensamente limitantes de nuestro sistema educativo es precisamente el tiempo tan escaso que le dedicamos a las preguntas en el desarrollo de los temas de clase. Las pocas preguntas que el profesor formula dentro del salón de clases, las formula con la expectativa de recibir una respuesta rápida y correcta; se evita “gastar” demasiado tiempo en la respuesta a esas preguntas. Las todavía más escasas preguntas de los alumnos van dirigidas a aclarar algunos detalles o a pedir una mejor explicación de algo. Ninguna de estas preguntas son del tipo que construyen conocimiento. En un excelente libro titulado The art of problem posing Brown y Walter exponen de una forma muy sencilla una propuesta muy interesante sobre cómo desarrollar diversos temas de matem áticas a través de preguntas y planteamientos de problemas interesantes. En palabras de estos autores, se trata de lograr que el estudiante deje de ser un espectador y se convierta en un actor en el proceso educativo del cual él debe ser el mejor beneficiario.

La educación, como regla general, proscribe el error. Una mala calificación es la forma más usada para hacerlo. Un estudiante no aprueba un logro porque el número de errores sobrepasa el límite aceptado. Sin embargo, el problema se presenta en forma diferente; se dice que el estudiante pierde un logro (o la materia, o el año) “porque no sabe”. Se está entonces afirmando que existe una implicación entre la comisión de errores y la ausencia de conocimiento, que no siempre es fácil de argumentar. Pero, lo que tal vez es más grave, es que de costumbre se afirma también la implicación contrarrecíproca, que muchas veces nos lleva a enga ños: si no hay errores entonces hay conocimiento. Un muy buen ejemplo de este tipo de engaño lo constituye la siguiente an écdota.

Para la elaboración de este documento se planeó la presentación de los resultados parcia-les en conferencias, simposios, talleres, encuentros, etc. En uno de estos eventos, una pequeña estudiante de colegio (tenía alrededor de nueve años) asistía a una presentación de experiencias en la enseñanza de la física desde un enfoque constructivista que ilustraba algu-nos de los principios metodológicos consignados en este documento. La experiencia en cuestión se refería a un experimento muy sencillo pero que produce un gran asombro en las personas que lo observan. Se toma un vaso que contiene algo de agua; se lo cubre con una peque-ña hoja de papel que bordea la circunferencia que describe la boca del vaso; se presiona sobre la hoja para sellar el vaso y se voltea el vaso de tal forma que el papel se convierte en la base del vaso y la “verdadera” base queda orientada hacia arriba. Lo que asombra a quienes no conocen el experimento ni la explicación del fenómeno resultante, es que “el agua no se cae”. Con el fin de ilustrar la forma como reacciona un estudiante ante esta situación, el expositor le preguntó a la niña que, en su opinión, por qué “el agua no se caía”. Ella con gran naturalidad dijo: “Por la presión”. Ello indudablemente no era lo que se esperaba que dijera, dada su edad. Se le preguntó si ya conocía el experimento y ella respondió que sí: “lo vimos en clase de ciencias ”. La niña había aprendido la respuesta y según un criterio normal podría decirse que había contestado correctamente. Después de la exposición, se dio el siguiente diálogo con la niña:

– Expositor: ¿Qué pasará si el papel se quita?

– Niña: Pues el agua se cae.

– Expositor: ¿Y por qué se caería?

– Niña: Porque si tu quitas el papel, el aire entra, la presión se disuelve y se sale del vaso, entonces el agua se cae.

Esta anécdota nos sirve para señalar lo engañoso que puede ser el valorar prematuramente una respuesta, sin indagar acerca de las razones que el estudiante tiene para responder en la forma como lo hizo.

Si la respuesta es errónea, muy probablemente se da una situación más interesante en el sentido de que posibilita la apertura de un espacio para la reflexión, para el análisis del error, como posteriormente se hizo en el caso descrito. Solamente este análisis permite el ajuste de los conceptos, de las teorías implícitas que el estudiante siempre posee. Sin este análisis el error se elimina por imposición (a través de la nota del régimen académico) pero seguramente reaparecerá fuera del contexto del medio escolar o académico. El estudiante puede no volver a cometer un determinado error en un examen, porque habr á aprendido a no hacerlo; pero nunca podrá llenar el vacío teórico o eliminar la contradicción que pueden estar generando ese error (por ejemplo, nunca escribirá un fraccionario cuyo denominador sea el cero, pero nunca entenderá la contradicción que ello implica dentro de la concepción aritmética de multiplicación). Un buen análisis de un error desemboca en un ajuste o replanteamiento de los conceptos y de las teorías que el estudiante ha construido, lo cual redunda en una mejor recon-cep-tua--lización del mundo que le permitirá entenderlo